[发明专利]一种光催化处理挥发性有机物的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光催化技术处理挥发性有机物的装置，具体地说是利用光催化技术处理包装印刷行业挥发性有机物的装置。

背景技术

中国是世界上大气污染最严重的国家之一，大气污染也是我国环境问题中的一个主要问题。挥发性有机物(volatile organic compounds，VOCs)是空气中普遍存在且组成复杂的一类有机污染物。世界卫生组织对其定义为熔点低于室温而沸点在50～260℃之间的挥发性有机化合物的总称。其污染主要表现在两个方面，一方面是由于挥发性有机物多以气，液态存在，这些有毒物质会通过暴露人群的呼吸系统和皮肤进入人体危害人体健康；另一方面是一些VOCs物种具有较强的光化学反应活性，能在环境中进行二次转化，对城市和区域臭氧的生成至关重要，也是导致灰霾天气的重要前体物之一，对复合型大气污染的形成具有十分重要的促进作用。VOCs严重地污染环境，危害人类健康，故加强管制VOCs排放乃是改善空气质量的当务之急；因此，环境保护部门陆续制定各行业(包括半导体、光电、汽车涂装、PU皮革、胶带、印刷等产业)的VOCs排放标准。

2012年底我国环境保护部颁布的首部大气污染防治综合性规划-《重点区域大气污染防治“十二五”规划》中，首次明确指出，挥发性有机物(VOCs)为下一阶段大气污染控制的重点污染物之一。可见，VOCs污染问题已经引起了我国的高度关注，掌握VOCs的主要排放源及其排放特征是控制VOCs污染的基本前提。上海、北京和广东等地制定了一些地方标准控制VOCs的排放，如上海《半导体行业污染物排放标准》DB31/374-2006规定VOCs排放速率>0.6kg/h的处理设施的最低处理效率≧88％，VOCs最高允许排放浓度为100mg/m³；北京市《大气污染物综合排放标准》DB11/51-2007规定了非甲烷总烃最高允许排放浓度、与排气筒高度对应最高允许排放速率以及无组织排放监控点浓度限值；广东省《印刷行业挥发性有机化合物排放标准》DB44/815-2010规定了印刷行业VOCs排放限值和控制VOCs排放的生产工艺和管理要求。

挥发性有机物是造成我国城市大气污染的主要因素之一。包装印刷行业工业源是挥发性有机物污染的重要来源。塑料包装印刷泛指以塑料为基材的特种印刷工艺，工艺过程包括制板，吹塑，预处理，印刷，复合，分切，热封，制袋等过程。印刷，烘干以及包装印刷中的印后加工工序是产生挥发性有机物的重要环节，这是因为印刷过程中使用的油墨含有有机溶剂。塑料薄膜印刷后，使用黏合剂复合的过程中，由于黏合剂使用了乙酸乙酯稀释剂，会在复合和烘干过程中排放笨、甲苯、二甲苯、丙酮、丁醇、异丙酮等其他挥发性有机物。

传统的VOCs控制技术主要包括物理方法和化学方法。物理方法是通过运用净化设备，采用吸收，分离等物理手段除去VOCs有机污染物，常用的物理方法有：吸附法、冷凝法、膜分离等技术。这些方法需要消耗大量能源、设备复杂、成本昂贵，收集回来的油脂及烃类物质易成为二次污染物。化学方法是通过化学或生化反应，用热、光、催化剂或微生物等将有机化合物转变成为二氧化碳和水等无毒害无机小分子化合物的方法。其中，光催化氧化法技术在常温，常压下就能将废气中的有机物降解为CO₂、H₂O等无机物，具有去除效率高，安全可控，反应条件温和，成本低等优点，是目前最经济有效，最具有开发前景的污染治理技术。

光催化氧化法主要是利用光催化剂(如TiO₂)的光催化性，氧化吸附在催化剂表面的VOCs。利用特定波长的光(通常为紫外光)照射光催化剂，激发出“电子-空穴”(一种高能粒子)对，这种“电子-空穴”对与水、氧发生化学反应，产生具有极强氧化能力的自由基活性物质，将吸附在催化剂表面上的有机物氧化为二氧化碳和水等无毒无害物质。光催化氧化与电化学、O₃、超声和微波等技术耦合可以显著提高对有机物的净化能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光催化处理包装印刷行业挥发性有机物的装置，以期由简单的设备进行高效处理，并不产生二次污染。

为实现上述目的，本发明提供的光催化处理挥发性有机物的装置，主要由主处理装置与次处理装置组成，其中：

主处理装置内平行地设有多排光催化剂，各排光催化剂之间设有紫外线灯；

每排光催化剂与主处理装置的内壁之间设有风道，各排光催化剂的风道为交错设置，以延长进风在主处理装置内流经的路径，通过延长停留时间，加大光催化剂与紫外线的光催化反应来处理降解挥发性有机物；